风电用美式箱变

关于美式箱变排风系统改造的探讨近几年来，随着我国经济的快速发展，电力行业得到快速发展。

美式箱变在使用过程中因体积小、安装方便，在我国的一些电网改造中得到广泛发的应用。

但美式箱变在使用过程中由于高低压设备均封闭在狭小空间内，散热比较困难，很容易造成温度过高，给美式箱变使用带来了一定的安全隐患。

本文通过介绍了美式箱变的结构原理，分析了美式箱变使用过程中的特点，对美式箱变的排风系统提出了相应的改造方法，给美式箱变的广泛使用提供了一定的指导意义。

关键字：美式箱变;排风系统;散热;系统改造最近几年来，随着我国经济的快速发展，电力行业也得到了广泛的发展。

美式箱变因体积小、造价低、便于安装在我国的城市改造过程中得到了广泛的使用。

但在实际的应用过程中，由于美式箱变的设备均密封在狭小的空间内，使得整个系统的散热比较困难，从而造成美式箱变在使用过程中造成内部温度的升高，特别是在一些温度较高的地区，室外暴露的美式箱变的表层油温可达到130℃，严重的超过了美式箱变使用过程中上层油温不应超过85℃，最高不能超过95℃的使用要求，这就很容易造成变压器油的老化，内部绝缘材料的性能降低，给美式箱变的使用带来严重的安全隐患，因此，解决美式箱变的散热问题成为美式箱变使用过程中必须解决的一个问题。

1.美式箱变的组成及原理在现代化的电力变压器中，美式箱变是一种预装式的箱式变电站，它集成了变电、高低压保护等功能。

在发电机或者光伏逆变器所发出的低压电经过美式箱变汇集后升压至35KV后再进行向外输送。

美式箱变的主要设备包括升压变压器、站用变压器、高压负荷开关熔断器等组成。

美式箱变相较于欧式变压器的尺寸较小，成本较低廉，因此在我国的电力系统改造中得到广泛的应用，具体的美式箱变电气设计原理图如图1所示。

2.美式箱变产品使用中存在的问题美式箱变在使用过程中，特别是在炎热的地区使用时，经现场的技术人员多次测量，箱体内的油温可以达到100℃，这就使得标定400A的空气开关在载流量小于200A时频繁的造成跳闸现象。

试论35kV风电美式箱变特点及设计注意事项作者：饶满和来源：《魅力中国》2018年第05期摘要：众所周知，风电属于可再生能源，并且在长期发展过程中逐渐成为电力供应的主要来源。

一般情况下，欧式箱变与美式箱变是35kV风电箱最常见的两种类型。

其中，美式变箱本身结构密封且结实，自身体积偏小，维护便利。

基于此，文章将35kV风电美式箱变作为重点研究对象，阐述其特点与设计的注意事项，希望有所帮助。

关键词：35kV风电；美式箱变；特点；设计；注意事项新时期背景下，伴随我国对于风电项目投入力度的增加，不同区域风电场积极构建发电厂。

其中，35kV美式箱式变压器逐渐成为风电场配套的设备，实际的需求量明显增加。

为此，深入研究并分析这种类型变压器的特点，掌握设计的要点具有一定的现实意义。

一、35kV风电美式箱变特点研究35kV风电美式箱变属于高压保护与低压保护相互结合的组合式变压器，具体包含了电缆、避雷器、智能断路器与限流熔断器等诸多设备，整体体积要远远小于欧式箱变。

（一）使用环境恶劣通常情况下，风力发电被应用在风力资源相对丰富的区域，同样也可以应用在盐雾偏重的海滩[1]。

其中，箱变会在野外区域设置，且周边的环境相对恶劣。

这样一来，必须保证美式箱变外壳保护符合要求。

与此同时，要确保箱变内部开关的设置具备防腐蚀、防冻结以及防风沙等诸多功能，选择使用高防备等级的材料。

（二）低负荷状态时间较长一方面，现阶段变压器容量偏小，所以在选择升压变压器保护装置方面，最常见的就是高压负荷开关与熔断器的配合。

一旦出现风力发电过载的问题，能够借助自动限速亦或是停止运行等相关措施予以解决。

另一方面，风力发电很容易受到季节的影响，所以必须选择风力资源相对丰富的情况下使用。

由此可见，实际使用空载时间较长，特别是低负荷的情况诸多。

（三）组件选择特殊在选择组件方面具有一定的特殊性，具体表现在以下几点：1.为确保风力发电装置存在的故障不影响电网，应将高压负荷开关安装在35kV美式箱变之上，进而在箱变运载过渡的情况下可以将电源关合。

浅谈风电场用美式箱变烧毁事故及原因分析作者：张伟来源：《卷宗》2015年第07期摘要：近年来，为了优化能源产业结构，改善环境，国家大力发展新兴能源发电。

风力发电作为一种清洁可靠的可再生能源，在其中发挥着越来越重要的作用。

文章结合长期的风电场用美式箱变制造、调试、运行维护及检修经验，对风电场用美式箱变重大烧毁故障及原因分析进行了总结和阐述。

关键词：风电场；美式箱变；烧毁；原因分析风能资源是一种清洁可再生的资源，其派生物风力发电作为一种新兴的发电手段，以其丰富的资源、良好的环境效益和逐步降低的成本，在我国发展迅速，前景十分广阔。

箱变作为风电场发电系统中不可或缺的重要组成部分，是否能够安全可靠的运行，对整个风电场是否能够完成既定发电指标有很大影响。

本文内容主要分为两个部分：风电场用美式箱变的简单介绍及相关烧毁故障案例分析。

1 首先来简单介绍一下美式箱变的结构组成部分和主要技术参数1.1风电场用美式箱变一般由高压室、低压室和变压器本体组成，传统美式箱变整体结构多为“目”字型、“品”字型或“L”型。

箱变本体主要组部件有油箱变压器器身绕组，高压负荷开关，无载调压开关、高压插入式熔断器，高低压套管、油位计、压力释放阀，压力表，油温传感器等组成。

高压室主要由高压传感器，避雷器（或过电压保护器），带电显示器，电磁锁及外壳网门等组成。

箱变的低压室主要由低压配电柜构成，柜内各种电气元件及二次配线组成箱变低压配电系统，电气元件大体为低压智能框架式断路器（分为固定式和抽屉式两种），塑壳断路器，温度控制器，温湿度控制仪和相关计量仪表及保护装置等。

1.2风电场用美式箱变的容量一般为1600kVA，部分风电场箱变容量大于1600kVA，箱变容量的设计大小取决于风机容量的大小。

箱变高压侧一般为35kV，低压侧为0.69kV，额定电流应满足风机要求，短路阻抗，空载损耗及负载损耗均应满足项目招标技术规范。

箱变通常的绝缘耐热等级为A级，连接组别为Dyn11。

临海风电组合变压器的优化设计作者：黄成来源：《电子技术与软件工程》2017年第04期摘要组合式变压器又叫做美式箱变，是一种将开关设备、变压器器身、熔断器、开关设备、辅助设备、分接开关等组合到一起的变压器。

风力作为一种清洁能源，通过将风力发电中应用组合式变压器可以显著提高发电质量和发电效率，因此本文重点对海上风电变压器的特点和要求进行了分析，然后对海上风力变压器的设计要点进行了探讨，以降低系统故障，保证海上风电变压器的可靠性。

【关键词】风电组合变压器优化结构设计随着环境污染问题日益严峻，可用能源日益减少，人们对风力发电的重视度不断提升。

海上风场风力资源具有风速大、密度高、资源多、风力稳定等优点，而且在海上建设风电场并不会占用耕地，风电机组的吊装和运输也比较方便，但是由于海上环境存在霉菌、盐雾、湿热等情况，会影响风电机组的使用年限。

变压器作为风电机组的重要部分，由于体积比较大，更换比较困难，底架、铁心、绕组等都很容易生锈腐蚀，所以在进行海上风电机组设计过程中需要重点进行研究，并作出合理的设计。

1 风力发电体系的类别和基本特点风力发电的基本原理是将风能转化为机械能之后再转变为电能的基本过程，而风力发电系统的基本特点如下：（1）独立运行的风电体系主要划分为充电型和动力型两种，其主要适用于机组容量比较小的情况。

（2）并网运行的基本方式是借助同步发电机或者异步发电机作为动力和电网并联运行。

经过并网之后电压和频率完全取决于电网。

在电网无穷大时将会产生极强的牵制力，自身也会产生巨大的能量吞吐能力。

对于并网之后的风力发电机来说，其输出电能的大小将直接由风力大小决定。

该种运行方式要求风力发电机必须得到并网和解列控制，而并网的前提条件则是风力发电机和电网的频率完全一致。

在风力发电机因为风速过小而不能输出电能时便会从电网解列。

对于风力发电混合能源体系来说，其主要由两种及以上能源共同组成供电体系，其又被称之为混合能源系统。

风力发电机配套美式箱变的简化配置Simplified Device for US Package Substat ionin Wind Turbine Generator程方晓1,马卫平3,王祖华2(1.长春工业大学,长春　130012;2.吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春　130021;3.吉林省电力有限公司,长春　130021)摘　要:升压变压器是风力发电重要的配套设备,市场需求逐年增加。

目前应用较多的美式箱式变电站主要是用于配电系统,其保护元件较多配置繁杂。

由于配出线路和风力发电机自身有健全的保护装置,因此,用于风电的美式箱式变电站有较大简化的空间。

通过调查研究及组织有关专家论证,推出真正适用于风电的美式箱式变压器,在保证设备安全运行前提下提高设备运行的可靠性,同时可以明显降低风电场投资。

关键词:升压变压器;美式箱变;风力发电中图分类号:T M 614;T M 421 文献标志码:B 文章编号:1009-5306(2010)03-0042-02收稿日期:2010-04-12作者简介:程方晓(1969-),女,副教授,从事智能信号处理方面研究工作。

风力发电作为可再生清洁能源,其技术相对成熟,近几年在我国得到迅猛发展,预计到2010年总装机容量可达1.8×104MW 。

风力发电具有建设周期短、见效快和最具成本效益优势的特点。

通常建设1座50M W 的风电场,只需1年左右的时间。

建成后运行费用低,运行维护工作量比较小。

1　风电场选用升压变压器概况风电机组每机配置1台升压变压器,其作用是将发电电压(0.69kV )升压后接入场内集电线路。

接线方式采用“一机一变”的单元接线方式。

集电线路通过风电场升压变电站接入电网。

目前选用的变压器主要有普通油浸变压器(较少用)、欧式箱式变压站、美式箱式变电站(简称美式箱变)3种形式。

其中美式箱变目前使用较多。

与欧式箱式变电站相比,美式箱变具有结构紧凑,全密封,体积小,采用肘型电缆插头,没有瓦斯保护,运行维护方便等优点。

美式箱变在寒冷天气运行时设备改进方案箱变是风力发电的重要设备，美式箱变具有多种优点，但也存在一些自身的局限性，尤其体现在寒冷的天气条件下，经常会发生故障。

本文对目前北方寒冷地区风电场美式箱变出现的故障和原因进行了分析，并提出了设备的改进方案，为箱变的采购和改造提供了有价值的参考。

标签：美式箱变北方地区设备改进箱式变电站简称箱变，是一种发展于20世纪60、70年代的户外成套变电所的新型变电设备。

箱变自问世以来，在各国的配电网中均得到了大力推广及应用。

箱变在住宅小区、城市公用变、施工用电等场所出现得也越来越多。

箱变同时也是风力发电的重要设备，其中美式箱变在保证风力发电供电可靠性的同时，还具有如造价低、散热好、适用于多种场合，受外界环境影响小等优点，但是美式箱变也有一些自身的局限性，尤其体现在寒冷的天气条件下。

笔者借鉴风力发电实际工作中的建设运行和管理经验，总结了目前风电场的美式箱变在北方寒冷地区的运行过程中出现的故障和原因，并对美式箱变在寒冷天气运行时，如何进行设备的改进提出了行之有效的方案。

1、箱变的类型、参数和技术指标首先简述一下文中涉及到的箱变型式、主要参数和技术指标。

1.1 箱变类型箱变的容量为500kV A～1600kV A，负荷开关和高压熔断器设置在高压单元，框架式空气自动开关，即断路器设置在低压单元，为二次元件提供电源的是箱变内设置的控制变压器，采用电缆进出线的方式箱完成变高及低压侧，高、低压侧都安装有避雷器。

1.2 主要参数高压侧额定电压为30KV或10kV；低压侧额定电压为0.69kV；额定电流要满足风机的具体要求；额定断开电流在高压单元处为30kA，低压单元处为50kA 以上；绝缘耐热的等级为A级，接线组别为D，ynll。

1.3 技术指标变压器的类型为≥S10的自然冷却油浸低损耗型；泄漏比距应≥2.5m/kV；同样使用低损耗型的硅钢片；箱变整体安全防护等级应≥IP54，沿海地区应≥IP56；箱变安有闭锁装置用以防止在箱变开门时会被大风损坏；箱变内部电气设备采用单元式结构进行安装，并且在各元件之间安装绝缘板；在高压配电装置的小室内，设有五防联锁机械装置，同时将电磁锁安装在高压电缆进线室门处，使当30kV侧带电时，室门不能打开；根据当地的实际海拔高度安装箱变内所有设备，并对设备的参数进行修正、选型及绝缘水平也要同时进行修正与计算；箱变的进出线至少留有连接两根以上的接线端子排电缆；箱变的底部在电缆安装之前，要确保为全密封结构；低压断路器的额定短路开断电流≥50kA；规范书中有详细的关于损耗、效率等性能保证条款，在商务合同中也要明确加入对应的罚款条件。

谈风电机组箱式变电站选择方案谭淇铜摘要：在风电迅速发展的今天，落地式升压变电站作为风电组成的一部分也必须要跟上时代的脚步，配合目前市场节能、环保的主题进行更新换代，设计者需通过落地式升压变电站技术方案的变更，对落地式升压变电站节能、环保、内在质量、远传远控、降低维修费用等进行优化设计。

关键词：风电机组；箱式变电站；选择方案1概论箱式变电站在运行过程中是将变压器以及高压开关设备还有低压配电装置依据一定标准和方案进行有效安装和操作的紧凑型配电设备，也是在传统土建变电站后新出现的一种变电站。

我国在上世纪70年代就已经开始对箱式变电站进行研究，并依据它拥有的不同特点将其划分成为美式箱变以及欧式箱变，也就是我们常说的预装式变电站以及组合式变电站。

具体来说，美式变电站其自身体积相对较小，选择使用的也是一体化安装，通过将变压器以及高压开关还有熔断器等设备全部整合放置于与密封的油箱之内，所组成的一种一体式布置。

组合式变电站则是指将其内部结构中的三个部分也就是高压开关柜以及变压器还有相应的低压配套装置存放于三个不同的隔室之内，形成“目字型“或者是”品字型“这两种布置形式。

由于”目字型“接线时相对比较方便，因此应用的多一些，而”品字型“安排的比较紧凑，所以更适用于多台变压器并排使用的情况。

就当前我国的使用情况来看，组合式变电站在我国的应用范围较广。

2技术要点2.1箱体自身性能可靠安全近些年随着科学技术的不断发展，我国现阶段箱式变电站的使用以及设计工艺已经完全达到国际化水准。

其箱体外壳是使用新型镀铝锌钢板所塑造而成，而框架所选用的材料则是当前集装箱的标准材料，不仅制作工艺认真严格，而且还经过了相应的防腐处理，使得箱式变电站逐渐适用了各种环境。

此外内封板选择使用铝合金扣板，其内部夹层采用的材料部但能够防火，还可以起到保温作用，这样箱体在使用过程中就可以依据实际需要来进行调温除湿作业。

即使在零下四十度或者是零上四十度也可以确保设备不会受外界环境的影响而损坏。

辽宁大唐国际昌图红山风电场新建工程35kV美式箱式变电站招标文件(技术规范部分）招标人：辽宁大唐国际昌图风电有限责任公司设计单位:辽宁电力勘测设计院二〇一一年四月目录附件1：技术规范 (1)附件2:供货范围 (31)附件3：技术资料和交付进度 (33)附件4：交货进度 (35)附件5：监造、检验和性能验收试验 (36)附件6:技术服务和设计联络 (39)附件7:差异表 (43)2附件1：技术规范1 总则1。

1 本技术规范适用于辽宁大唐国际昌图红山风电场新建工程的35kV美式箱式变电站.它包括变压器本体及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求.1.2 本技术规范提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术要求做出详细规定,也未充分引述有关标准及规范的条文。

投标方应保证提供符合本技术规范和相关的国际、国内工业标准的功能齐全的优质产品及其相应服务，对国家有关安全、环保等强制性标准必须满足其要求.1。

3 如投标方没有以书面形式对本技术规范提出异议，招标方将认为投标方提供的设备完全符合技术规范和标准的要求.偏差(无论多少）都必须清楚地表示在投标文件中的“差异表”中。

1.4 本技术规范所引用的标准若与投标方所执行的标准发生矛盾时，按较严格的标准执行。

1.5 合同签订后3个月内,投标方提出合同设备的设计、制造、检验、装配、安装、调试、试运、验收、试验、运行和维护等标准清单给招标方，招标方确认.1。

6 若本技术规范各附件前后有不一致的地方，应以有利于设备安全运行、工程质量为原则,由招标方确认。

1。

7 本技术规范及相关会议纪要和澄清文件,均与合同正文具有同等法律效力。

2 工程概况辽宁大唐国际昌图红山风电场新建工程(以下简称“昌图红山风电场”)位于辽宁省北部的昌图县泉头镇，规划区域为东经124°3′～124°7′、北纬42°50′~42°53′，海拔 136m～183m 之间。

美式箱变结构对箱变高压熔断器运行温度的影响宁夏太阳山风电场一期采用新疆特变电工生产的型号为ZGS11—1600/35箱式变压器；二期采用广东明阳电器生产的型号为：ZB（F）A-Z-1600/35箱式变压器。

美式箱变的高压侧保护采用高压限流熔断器作为短路保护,可以对高压侧内部故障进行保护,其熔断器底座及引线全部浸在绝缘油内，一、二期箱变均使用西安五环生产的XRNT-40.5Q型高压限流熔断器。

一、基本情况说明2017年广东明阳箱变由于高压限流熔断器引起箱变停运故障：06月22日#G26箱变A 相、#H06箱变B相发生高压限流熔断器炸毁；09月04日#F33箱变三相高压限流熔断器熔断，09月05日#E16箱变A相高压限流熔断器及底座损坏；而2017年新疆特变箱变未发生因高压熔断器损坏导致箱变停运事件。

高压限流熔断器安装在耐高温、高强度玻璃纤维环氧管中，熔断器通过导电压力弹簧与玻璃纤维环氧管内镶入的导电环接触，并通过导电环与外部进行电气连接。

熔断器运行环境条件为：环境温度不高于+40℃及不低于-30℃，熔断器周围变压器油温度不高于100℃。

二、原因分析（一）高压限流熔断器现场检查情况结合2017年一期33台箱变预试试验及二期16台箱变故障停运后对高压限流熔断器抽出检查变黄、氧化情况的数据对比如下：根据现场检查情况不难对比出一期箱变熔断器变黄、氧化占熔断器总数的8.08%，二期箱变熔断器变黄、氧化占熔断器总数的33%。

一期箱变自2011年01月投运至今，二期箱变自2012年07月投运至今，均已运行5年以上，二期箱变高压熔断器发生变黄、氧化情况远远高于一期箱变。

（二）结构设计问题图1明阳（左）、特变（右）箱变熔断器布置示意图如图1所示，明阳箱变所设计的熔断器布置采用从上到下纵向安装，而特变箱变熔断器为从左至右水平安装。

而在运行中油箱内的热量是从底部向顶部聚积，再加上熔断器本身自下而上的“烘烤”效应，A、B、C三相熔断器座的温度也不同，越靠近顶部温度越高，从而导致A、B相熔断器出现大量发黄变色，存在绝缘降低的隐患，成为系统振荡时容易崩溃的薄弱点。